JP5187812B2 - Supramolecular organization and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、フラーレン誘導体からなる超分子組織体およびその製造方法に関し、より詳細には特殊な機能を有する超分子組織体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a supramolecular organization comprising a fullerene derivative and a method for producing the same, and more particularly to a supramolecular organization having a special function and a method for producing the same.

フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンに代表されるナノカーボンは、電子材料、触媒、生体材料への応用が期待され、注目されている。   Nanocarbons typified by fullerenes, carbon nanotubes, and carbon nanohorns are expected to be applied to electronic materials, catalysts, and biomaterials, and are attracting attention.

近年、本願発明者らは、このようなナノカーボンの中でもフラーレン誘導体を単位として種々の次元(0次元〜3次元)の構造体を任意に製造できることを報告している(例えば、特許文献1を参照。)。   In recent years, the present inventors have reported that structures of various dimensions (0-dimensional to 3-dimensional) can be arbitrarily produced using fullerene derivatives as a unit among such nanocarbons (for example, Patent Document 1). reference.).

特許文献1によれば、フラーレン誘導体は、球状のフラーレン部位と、アルキル鎖部位と、それらを結合する結合部位とからなり、アルキル鎖部位が平面性を保持することができる。それにより、フラーレン部位のπ−π相互作用による集合力と、アルキル鎖部位の疎水性相互作用による集合力との間のバランスを利用して、種々の次元を有するナノサイズの構造体の構築が可能となる。   According to Patent Document 1, the fullerene derivative is composed of a spherical fullerene moiety, an alkyl chain moiety, and a binding moiety that binds them, and the alkyl chain moiety can maintain flatness. By using the balance between the collective force due to the π-π interaction at the fullerene site and the collective force due to the hydrophobic interaction at the alkyl chain site, it is possible to construct nano-sized structures having various dimensions. It becomes possible.

しかしながら、特許文献1に記載のフラーレン誘導体による構造体は、ナノカーボンに起因した特性および応用を開示するに過ぎず、さらなる特性の発現、さらには、その特性を利用した応用が望まれる。   However, the structure based on the fullerene derivative described in Patent Document 1 merely discloses the characteristics and applications resulting from the nanocarbon, and further development of characteristics and further applications utilizing the characteristics are desired.

一方、ハスの葉は、その表面がフラクタル構造であることによって、超撥水性・自己洗浄能を有することが知られている。具体的には、ハスの葉上の水滴は、フラクタルな表面によって球面上の形状となり(すなわち超撥水性)、ハスの葉を覆うことができない。その結果、埃が水を介して表面に付着する機会が失われ、表面上の水滴とともに除去される。   On the other hand, the lotus leaf is known to have super water repellency and self-cleaning ability due to its fractal surface. Specifically, the water droplets on the lotus leaf have a spherical shape due to the fractal surface (that is, super water repellency) and cannot cover the lotus leaf. As a result, the opportunity for dust to adhere to the surface via water is lost and removed along with water droplets on the surface.

このようなハスの葉の形態を真似した表面構造を人工的に作って、超撥水性表面を作成する試みも数多くある(例えば、非特許文献1を参照。)。しかしながら、このようにして得られた人工的な構造は、熱および応力に対する耐性および安定性が乏しいという問題を有する。なお、フラーレン誘導体を用いて、このようなハスの葉の表面構造を真似た報告・実例はない。
特願2005−332390 Barbieriら, Langmuir 23, 1723〜1734(2007)
There are many attempts to create a super-water-repellent surface by artificially creating a surface structure that imitates the shape of the lotus leaf (see, for example, Non-Patent Document 1). However, the artificial structure thus obtained has the problem of poor resistance and stability to heat and stress. There are no reports or examples that mimic the surface structure of a lotus leaf using fullerene derivatives.
Japanese Patent Application No. 2005-332390 Barbieri et al., Langmuir 23, 1723-1734 (2007)

以上より、本発明の目的は、フラーレン誘導体を組織化した超分子組織体におけるさらなる特性の発現、より詳細には、超撥水性を有する超分子組織体およびその製造方法を提供することである。   As described above, an object of the present invention is to provide a supramolecular structure having super water repellency, more specifically, an expression of further characteristics in the supramolecular structure in which fullerene derivatives are organized, and a method for producing the same.

発明1は、二分子膜構造を有するフラーレン誘導体が組織化されたフラーレン構造体であって、前記フラーレン誘導体は、式(1)で示される、フラーレン部位(A)と、前記フラーレン部位(A)に結合したベンゼン環と、前記ベンゼン環の3,4,5位それぞれに結合した第1〜第3の置換基R、RおよびRとを含み、

ここで、前記式(1)において、Xは、水素原子またはメチル基であり、前記第1および第2の置換基R、Rのそれぞれは、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、前記第3の置換基Rは、水素原子であるか、または、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖のいずれかであり、前記第1〜第3の置換基R、RおよびRのアルキル鎖は、それぞれ、アルキル(C2n+1)、アルコキシル(OC2n+1)、および、チオアルキル(SC2n+1)からなる群から選択され、ここで、nは、20以上の整数であり、フラワー状の形状を有するとともに、前記フラーレン構造体が層状に組織化されてなることを特徴する。
Invention 1 is a fullerene structure in which fullerene derivatives having a bilayer structure are organized, and the fullerene derivative comprises a fullerene moiety (A) represented by formula (1) and the fullerene moiety (A). A benzene ring bonded to the benzene ring, and first to third substituents R 1 , R 2 and R 3 bonded to the 3, 4 and 5 positions of the benzene ring,

Here, in the formula (1), X is a hydrogen atom or a methyl group, and each of the first and second substituents R 1 and R 2 is an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms. And the third substituent R 3 is either a hydrogen atom or an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms, and the first to third substituents R 1 , R 2 And the alkyl chain of R 3 is each selected from the group consisting of alkyl (C n H 2n + 1 ), alkoxyl (OC n H 2n + 1 ), and thioalkyl (SC n H 2n + 1 ), where n is 20 or more And has a flower- like shape, and the fullerene structure is organized in layers.

明2は、発明1の超分子組織体において、前記フラーレン部位(A)に結合するフラーレンは、C60、C70、C76、および、C84からなる群から選択されることを特徴とする超分子組織体。
Inventions 2, in supramolecular organization of inventions 1, wherein the fullerene is bonded to the fullerene site (A) is, C 60, C 70, C 76 and, being selected from the group consisting of C 84 Supramolecular organization.

明3は、発明1または2のいずれかの超分子組織体の製造方法であって、フラーレン誘導体と、1,4−ジオキサンとを混合するステップであって、前記フラーレン誘導体は、式(1)に示される、フラーレン部位(A)と、前記フラーレン部位(A)に結合したベンゼン環と、前記ベンゼン環の3,4,5位それぞれに結合した第1〜第3の置換基R、RおよびRとを含み、

ここで、前記式(1)において、Xは、水素原子またはメチル基であり、前記第1および第2の置換基R、Rのそれぞれは、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、前記第3の置換基Rは、水素原子であるか、または、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖のいずれかであり、前記第1〜第3の置換基R 、R およびR のアルキル鎖は、それぞれ、アルキル(C 2n+1 )、アルコキシル(OC 2n+1 )、および、チオアルキル(SC 2n+1 )からなる群から選択され、ここで、nは、20以上の整数である、ステップと、前記混合するステップによって得られた混合物を加熱するステップと、前記混合物をエージングするステップと、前記エージングするステップによって生じた沈殿を含む溶液を塗布するステップとからなることを特徴とする。
Inventions 3 is a manufacturing method of the invention one or two of any of the supramolecular organization, comprising the steps of mixing a fullerene derivative, and a 1,4-dioxane, the fullerene derivative of the formula (1 ), A benzene ring bonded to the fullerene moiety (A), and first to third substituents R 1 bonded to the 3, 4, and 5 positions of the benzene ring, respectively, R 2 and R 3 and

Here, in the formula (1), X is a hydrogen atom or a methyl group, and each of the first and second substituents R 1 and R 2 is an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms. There, the third substituent R 3 is a hydrogen atom, or a state, and are any of alkyl chains containing at least 20 carbon atoms, the first to third substituents R 1, R The alkyl chains of 2 and R 3 are each selected from the group consisting of alkyl (C n H 2n + 1 ), alkoxyl (OC n H 2n + 1 ), and thioalkyl (SC n H 2n + 1 ), where n is 20 more integers, steps, a step of heating the mixture obtained by the step of mixing, a step of aging the mixture, depending on the step of the aging The solution containing the precipitate formed is characterized by comprising the step of applying.

明4は、発明3の方法において、前記フラーレン部位(A)に結合するフラーレンは、C60、C70、C76、および、C84からなる群から選択されることを特徴とする。
Inventions 4, in the method of inventions 3, the fullerene to bind to the fullerene part (A) is, C 60, C 70, C 76, and, characterized in that it is selected from the group consisting of C 84.

明5は、発明3または4のいずれかの方法において、前記加熱するステップは、60℃〜70℃の温度範囲で、1〜2時間行うことを特徴とする。
Inventions 5, in any of the methods of the inventions 3 or 4, wherein the step of heating, in the temperature range of 60 ° C. to 70 ° C., and carrying out 1 to 2 hours.

明6は、発明3から5のいずれかの方法において、前記エージングするステップは、室温にて12時間〜24時間行うことを特徴とする。
Inventions 6, in any of the methods from inventions 3 5, wherein the step of aging, and performs 12 to 24 hours at room temperature.

本発明による超分子組織体は、二分子膜構造を有するフラーレン誘導体が組織化されたフラーレン構造体からなる。上記フラーレン誘導体は、フラーレン部位に結合したベンゼン環の3,4位または3,4,5位にそれぞれ結合された20以上の炭素原子を有するアルキル鎖を含む。さらに、本発明による超分子組織体は、このようなフラーレン構造体が層状に組織化されている。これにより、本発明の超分子組織体は、フラクタル構造を有し、高い比表面積を有するので、例えば、燃料電池触媒の吸着担体に好ましい。さらに、フラクタル構造が超撥水性を発現するので、撥水性膜だけでなく、それを利用し且つフラーレンの機能が備わった新規デバイスへの応用が期待される。   The supramolecular structure according to the present invention comprises a fullerene structure in which fullerene derivatives having a bilayer structure are organized. The fullerene derivative includes an alkyl chain having 20 or more carbon atoms bonded to the 3, 4 position or the 3, 4, 5 position of the benzene ring bonded to the fullerene moiety. Further, in the supramolecular organization according to the present invention, such a fullerene structure is organized in layers. As a result, the supramolecular organization of the present invention has a fractal structure and a high specific surface area, which is preferable for an adsorption carrier of a fuel cell catalyst, for example. Furthermore, since the fractal structure expresses super water repellency, it is expected to be applied not only to a water repellent film but also to a new device using it and having a fullerene function.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同様の要素には同様の番号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the same element and the description is abbreviate | omitted.

本願発明者らは、式(1)で示される特定のフラーレン誘導体からなる超分子組織体において、フラーレン誘導体が二分子膜構造によるフラクタル構造を形成し、ナノ組織基礎骨格として機能させることにより、超撥水性を示すことを見出した。   The inventors of the present application, in a supramolecular structure composed of the specific fullerene derivative represented by the formula (1), forms a fractal structure having a bilayer structure and functions as a nanostructure basic skeleton. It has been found that it exhibits water repellency.

まず、超分子組織体が超撥水性を示すための特定のフラーレン誘導体について説明する。

フラーレン誘導体は、フラーレン部位(A)と、フラーレン部位(A)に結合したベンゼン環と、ベンゼン環の3,4,5位にそれぞれ結合した第1〜第3の置換基R、RおよびRとを含む。
First, a specific fullerene derivative for allowing the supramolecular organization to exhibit super water repellency will be described.

The fullerene derivative includes a fullerene moiety (A), a benzene ring bonded to the fullerene moiety (A), and first to third substituents R 1 , R 2 bonded to the 3, 4, and 5 positions of the benzene ring, respectively. and a R 3.

フラーレン部位(A)は、低表面エネルギーを示すsp炭素からなるフラーレンと、含窒素五員環部とを含む。詳細には、フラーレンは、C60、C70、C76およびC84からなる群から選択される。これらのフラーレンは、工業的に製造されており、入手可能である。好ましくは、フラーレンは、C60である。これは、C60が、極めて高いI対象性を有し、最も安定かつ安価であるので、取り扱いが簡便であるとともに、化学修飾も容易であるためである。 The fullerene part (A) includes a fullerene composed of sp 2 carbon exhibiting a low surface energy and a nitrogen-containing five-membered ring part. Specifically, the fullerene is selected from the group consisting of C 60 , C 70 , C 76 and C 84 . These fullerenes are produced industrially and are available. Preferably, the fullerene is C 60. This is because C60 has extremely high Ih target properties, is the most stable and inexpensive, and thus is easy to handle and easy to chemically modify.

含窒素五員環部は、式(1)において、ベンゼン環とフラーレンとを結合するように機能しており、Xは、水素原子またはメチル基である。   The nitrogen-containing five-membered ring portion functions in Formula (1) so as to bind the benzene ring and fullerene, and X is a hydrogen atom or a methyl group.

第1および第2の置換基RおよびRは、sp炭素からなるアルキル鎖である。より詳細には、第1の置換基Rおよび第2の置換基Rのそれぞれは、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖である。炭素原子数が19個以下の場合、超分子組織体は、撥水性を示すものの超撥水性を示すまでは至らない。第1の置換基Rおよび第2の置換基Rのそれぞれが有する炭素原子数に上限は特にないが、試料の入手の容易さ、コスト等から炭素原子数の上限は22個程度である。 The first and second substituents R 1 and R 2 are alkyl chains consisting of sp 3 carbons. More particularly, each of the first substituent R 1 and the second substituent R 2 is an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms. When the number of carbon atoms is 19 or less, the supramolecular structure exhibits water repellency but does not reach super water repellency. There is no particular upper limit to the number of carbon atoms that each of the first substituent R 1 and the second substituent R 2 has, but the upper limit of the number of carbon atoms is about 22 due to the availability of a sample and cost. .

第3の置換基Rは、水素原子、または、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖のいずれかである。第3の置換基Rが、19個以下の炭素原子を含むアルキル鎖の場合、超分子組織体は、撥水性を示すものの超撥水性を示すまでは至らない。また、第3の置換基Rがアルキル鎖の場合の超撥水能は、第3の置換基Rが水素原子の場合の超撥水能とほぼ同程度である。 The third substituent R 3 is either a hydrogen atom or an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms. When the third substituent R 3 is an alkyl chain containing 19 or less carbon atoms, the supramolecular structure exhibits water repellency but does not exhibit super water repellency. The super water repellency when the third substituent R 3 is an alkyl chain is almost the same as the super water repellency when the third substituent R 3 is a hydrogen atom.

また、第1〜第3の置換基R、RおよびRの例示的なアルキル鎖(ただし、第3の置換基Rが水素原子でない場合)は、それぞれ、アルキル(C2n+1)、アルコキシル(OC2n+1)、および、チオアルキル(SC2n+1)からなる群から選択される。ここでも上述したように、n≧20を満たす。 In addition, exemplary alkyl chains of the first to third substituents R 1 , R 2, and R 3 (provided that the third substituent R 3 is not a hydrogen atom) are each alkyl (C n H 2n + 1). ), Alkoxyl (OC n H 2n + 1 ), and thioalkyl (SC n H 2n + 1 ). Here, as described above, n ≧ 20 is satisfied.

次に、上述のフラーレン誘導体から構成された超撥水性を示す超分子組織体の構造について説明する。   Next, the structure of a supramolecular organization exhibiting super water repellency composed of the above-mentioned fullerene derivatives will be described.

図1は、本発明による超分子組織体における(A)二分子膜構造、(B)フラワー状のフラーレン構造体および(C)層状構造を模式的に示す。   FIG. 1 schematically shows (A) a bilayer structure, (B) a flower-like fullerene structure, and (C) a layered structure in a supramolecular organization according to the present invention.

図1(A)は、式(1)に示すフラーレン誘導体110が形成する二分子膜構造100を模式的に示す。図1(B)は、二分子膜構造100が組織化したフラワー状のフラーレン構造体120を模式的に示す。図1(C)は、フラワー状のフラーレン構造体120を積層させた層状構造130を模式的に示す。   FIG. 1A schematically shows a bilayer structure 100 formed by the fullerene derivative 110 represented by the formula (1). FIG. 1B schematically shows a flower-like fullerene structure 120 in which the bilayer structure 100 is organized. FIG. 1C schematically shows a layered structure 130 in which flower-like fullerene structures 120 are stacked.

より詳細には、二分子膜構造100は、上述のフラーレン誘導体110が、フラーレン部位(A)のπ−π相互作用により互いに集合するように、かつ、第1〜第3の置換基R、RおよびRのファンデルワールス力により互いに集合するように配列した構造を有する。これは、上述のフラーレン誘導体110間におけるπ−π相互作用およびファンデルワールス力のバランスに起因している。また、二分子膜構造100にける膜間距離Dは、フラーレン誘導体110のアルキル鎖の長さによって制御できる。また、二分子膜構造100は、隣接フラーレン間距離が、0.87nm程度と非常に近接している。これにより、超分子組織体の剛性が向上する。 More specifically, the bilayer structure 100 includes the first to third substituents R 1 such that the above-described fullerene derivatives 110 are assembled together by the π-π interaction of the fullerene moiety (A). It has a structure arranged so as to gather together by van der Waals forces of R 2 and R 3 . This is due to the balance of π-π interaction and van der Waals force between the fullerene derivatives 110 described above. Further, the inter-film distance D in the bimolecular film structure 100 can be controlled by the length of the alkyl chain of the fullerene derivative 110. Moreover, the bilayer structure 100 is very close to the distance between adjacent fullerenes of about 0.87 nm. Thereby, the rigidity of the supramolecular organization is improved.

フラワー状のフラーレン構造体120は、二分子膜構造100がランダムに組織化した構造体であり、フラワー状またはジプサム状の形状を有する。これは、二分子膜構造100が、後述する特定の条件(溶媒、温度等)によって自己組織化的に形成することによって得られる。層状構造130は、フラワー状のフラーレン構造体120を、例えば、基材140上に積層させた構造である。積層の回数は、1回以上であり、特に限定されない。基材140は、例えば、シリコン基板、ガラス基板等任意の基板であり、フラワー状のフラーレン構造体120が積層できれば、材料、形状は限定されない。   The flower-like fullerene structure 120 is a structure in which the bilayer structure 100 is randomly organized, and has a flower-like or gypsum-like shape. This is obtained by forming the bilayer structure 100 in a self-organized manner under specific conditions (solvent, temperature, etc.) described later. The layered structure 130 is a structure in which a flower-like fullerene structure 120 is laminated on a base material 140, for example. The number of lamination is one or more times and is not particularly limited. The base material 140 is an arbitrary substrate such as a silicon substrate or a glass substrate, and the material and shape are not limited as long as the flower-like fullerene structure 120 can be laminated.

本願発明者らは、上述したように、式(1)で示されるフラーレン誘導体110から構成された超分子組織体において、二分子膜構造100をナノ組織基礎骨格とすることにより、超撥水性を示すことを発見した。本明細書において、「二分子膜構造100をナノ組織基礎骨格とする」とは、二分子膜構造100を基本単位として構築された超分子組織体を意図しており、より詳細には、本発明による超分子組織体は、二分子膜構造100を一次構造、その組織化構造のフラワー状のフラーレン構造体(図1(B))を二次構造、それを積層させた層状構造(図1(C))を三次構造とした階層的組織構造を有することを言う。このような層状構造を有する階層的組織構造は、例えば、膜状であり、(超撥水性)組織化膜と呼ぶ。   As described above, the inventors of the present application, in the supramolecular structure composed of the fullerene derivative 110 represented by the formula (1), have the bilayer structure 100 as a nanostructure basic skeleton, thereby achieving super water repellency. Found to show. In the present specification, “the bilayer structure 100 is a nano-structure basic skeleton” means a supramolecular organization constructed with the bilayer structure 100 as a basic unit. The supramolecular structure according to the invention has a bilayer structure 100 as a primary structure, a flower-like fullerene structure (FIG. 1 (B)) of the organized structure as a secondary structure, and a layered structure in which they are laminated (FIG. 1). (C)) has a hierarchical organization structure with a tertiary structure. The hierarchical structure having such a layered structure is, for example, a film and is called a (super water-repellent) textured film.

本願発明者らは、超分子組織体が、上述のフラーレン誘導体110からなる階層的組織構造を有することにより、超撥水性を示すことを初めて見出した。このような超撥水性は、フラーレン誘導体110を階層的自己組織化することによって、低表面エネルギーかつフラクタル界面モルフォロジを有する表面が、形成されるために発現する。すなわち、超分子組織体の表面は、ハスの葉の表面構造と同様のフラクタルな表面であり、フラーレン誘導体を用いたハスの葉の表面構造を真似た人工系(生体模倣系)として初めての報告であることに留意されたい。   The inventors of the present application have found for the first time that the supramolecular organization exhibits a super water repellency by having a hierarchical organization structure composed of the above-mentioned fullerene derivative 110. Such super water repellency appears because a surface having low surface energy and fractal interface morphology is formed by hierarchical self-organization of the fullerene derivative 110. That is, the surface of the supramolecular organization is a fractal surface similar to the surface structure of a lotus leaf, and this is the first report of an artificial system (biomimetic system) that mimics the surface structure of a lotus leaf using a fullerene derivative. Please note that.

本発明の超分子組織体は、フラーレン誘導体110のみで達成されるので環境対応型の超撥水性材料、さらに、フラーレンの機能と超撥水性とを融合させた新素材材料としても期待される。   Since the supramolecular organization of the present invention is achieved only by the fullerene derivative 110, it is expected to be an environment-friendly super water-repellent material, and also a new material material that combines the function of fullerene and super water repellency.

次に、本発明による超分子組織体を製造する方法を説明する。   Next, a method for producing a supramolecular organization according to the present invention will be described.

図2は、本発明による超分子組織体を製造するフローチャートを示す図である。ステップごとに説明する。   FIG. 2 is a flow chart for producing a supramolecular organization according to the present invention. Each step will be described.

ステップS210:フラーレン誘導体と1,4−ジオキサンとを混合する。フラーレン誘導体は、上述のフラーレン誘導体と同一であるため、重複して説明するのを避ける。また、上述のフラーレン誘導体は、例えば、本願発明者らによる特願2005−332390に記載される製造方法によって製造される。1,4−ジオキサンは、フラーレン誘導体に対して貧溶媒である。   Step S210: A fullerene derivative and 1,4-dioxane are mixed. Since the fullerene derivative is the same as the above-mentioned fullerene derivative, it will not be redundantly described. Moreover, the above-mentioned fullerene derivative is manufactured by the manufacturing method described in Japanese Patent Application No. 2005-332390 by the inventors of the present application, for example. 1,4-Dioxane is a poor solvent for the fullerene derivative.

フラーレン誘導体は、以下のようにして製造される。式(a)で示される結合要素と、フラーレンと、式(b)で示されるN−メチルグリシンとを反応させるステップを含む。

ここで、RおよびRは、それぞれ、アルキル置換基であり、Rは、水素原子、または、アルキル置換基であり、Xは、水素原子またはメチル基である。
The fullerene derivative is produced as follows. Reacting the binding member represented by formula (a), fullerene, and N-methylglycine represented by formula (b).

Here, R 1 and R 2 are each an alkyl substituent, R 3 is a hydrogen atom or an alkyl substituent, and X is a hydrogen atom or a methyl group.

、RおよびR(ただし、Rが水素原子でない場合)のアルキル置換基は、それぞれ、アルキル(C2n+1)、アルコキシル(OC2n+1)、および、チオアルキル(SC2n+1)からなる群から選択される。ここで、nは、20以上の整数である。 The alkyl substituents for R 1 , R 2 and R 3 (where R 3 is not a hydrogen atom) are alkyl (C n H 2n + 1 ), alkoxyl (OC n H 2n + 1 ), and thioalkyl (SC n H, respectively). 2n + 1 ). Here, n is an integer of 20 or more.

フラーレンは、C60、C70、C76およびC86からなる群から選択される。反応させるステップは、より詳細には、溶媒としてトルエン中、110℃の温度で、12〜24時間(12時間、24時間を含む)還流させる。反応させるステップで得られた反応物を冷却し、トルエン、次いで溶離剤としてトルエン/n−ヘキサン(1:1で混合)を用いて、クロマトグラフ処理してもよい。 The fullerene is selected from the group consisting of C 60 , C 70 , C 76 and C 86 . The reaction step is more specifically refluxed at a temperature of 110 ° C. in toluene as a solvent for 12 to 24 hours (including 12 hours and 24 hours). The reactant obtained in the reacting step may be cooled and chromatographed using toluene and then toluene / n-hexane (mixed 1: 1) as eluent.

再度、図2を参照し、ステップS210に続いて説明する。
ステップS220:混合物を加熱する。加熱によって、フラーレン誘導体を1,4−ジオキサン中に均一に溶解させることができる。均一に溶解させるために、加熱は、60℃〜70℃の温度範囲で、1時間〜2時間行われる。加熱もマイルドな条件かつ短時間でよいため、高価な装置を必要とせず、工業的に好ましい。
With reference to FIG. 2 again, description will be made following step S210.
Step S220: Heat the mixture. By heating, the fullerene derivative can be uniformly dissolved in 1,4-dioxane. In order to make it melt | dissolve uniformly, a heating is performed in the temperature range of 60 to 70 degreeC for 1 hour-2 hours. Since heating can be performed under mild conditions and in a short time, an expensive apparatus is not required, which is industrially preferable.

ステップS230:加熱後溶解した混合物をエージングする。これにより自己組織化的に図1(B)を参照して説明したフラワー状のフラーレン構造体120が得られる。十分に自己組織化させるためには、エージングは、室温(15℃〜30℃の温度範囲)にて、12時間〜24時間行われる。なお、自己組織化したフラワー状のフラーレン構造体120は、黒茶色の沈殿(析出物)として目視できる。この際の収率は、100%であるので、歩留まりもよく、大量生産も可能である。   Step S230: Aging the mixture dissolved after heating. As a result, the flower-like fullerene structure 120 described with reference to FIG. In order to sufficiently self-assemble, aging is performed at room temperature (temperature range of 15 ° C. to 30 ° C.) for 12 hours to 24 hours. The self-assembled flower-like fullerene structure 120 can be visually observed as a black-brown precipitate (precipitate). Since the yield at this time is 100%, the yield is good and mass production is possible.

ステップS240:沈殿を含む溶液を基材に塗布する。これにより、本発明による階層的組織構造、すなわち、フラワー状のフラーレン構造体120の層状構造130(図1(C))を有した超分子組織体が得られる。基材への塗布は、滴下、浸漬、スピンコート等の任意の方法を採用できる。基材への塗布の回数は限定されない。用途に応じて複数回行ってもよいし、1回でもよい。基材は、例えば、シリコン基板、ガラス基板等任意の基板であり、その形状は、板状であってもよいし、球状であってもよいし、塗布可能であれば任意である。以上、ステップS210〜S240を経て、本発明による超分子組織体が得られる。   Step S240: Apply a solution containing the precipitate to the substrate. Thus, a supramolecular structure having a hierarchical structure according to the present invention, that is, a layered structure 130 (FIG. 1C) of the flower-like fullerene structure 120 is obtained. For the application to the substrate, any method such as dripping, dipping or spin coating can be employed. The number of times of application to the substrate is not limited. Depending on the application, it may be performed a plurality of times or once. A base material is arbitrary board | substrates, such as a silicon substrate and a glass substrate, for example, The shape may be plate shape and spherical shape and it is arbitrary if it can apply | coat. As described above, through steps S210 to S240, the supramolecular organization according to the present invention is obtained.

このようにして得られた超分子組織体(例えば、組織化膜)は、クロロホルム、トルエン、ベンゼン等の良溶媒に容易に溶解するので、回収が可能である。また、回収した超分子組織体に再度ステップS210〜S240を行うことにより、再利用もできる。この場合も収率100%で超分子組織体が再生成されるので、環境フレンドリーである。   The supramolecular organization (eg, organized membrane) obtained in this manner is easily dissolved in a good solvent such as chloroform, toluene, or benzene, and can be recovered. In addition, the recovered supramolecular organization can be reused by performing steps S210 to S240 again. Also in this case, since the supramolecular organization is regenerated with a yield of 100%, it is environmentally friendly.

本発明による超分子組織体は、超撥水性を有するので、当然のことながら超撥水性材料として、防水性、防曇性、防湿性、防着氷雪性などが要求される各種部材や製品に利用可能である。さらに、本発明による超分子組織体は、任意の基材に付与できるので、用途に制限がないことに加えて、耐薬品性、耐酸・アルカリ性および耐熱性を有しているので、任意の環境でも適用できる。また、本発明による超分子組織体は、超撥水性とともにフラーレン(ナノカーボン)の機能も有するので、例えば、超撥水性を備えた高力学耐久材料、超撥水性を備えた光電子材料としても利用可能である。さらに、本発明の超分子組織体を低摩擦、不濡れが要求されるMEMS/NEMS、マイクロ流路等へ適用してもよい。   Since the supramolecular structure according to the present invention has super water repellency, as a matter of course, it is used as a super water repellency material for various members and products that are required to be waterproof, anti-fogging, moisture-proof, anti-icing and snow-resistant. Is available. Furthermore, since the supramolecular structure according to the present invention can be applied to an arbitrary base material, it has chemical resistance, acid / alkali resistance and heat resistance in addition to no limitation in use, so it can be used in any environment. But it can be applied. In addition, the supramolecular structure according to the present invention has the function of fullerene (nanocarbon) as well as the super water repellency, so it can be used as, for example, a high mechanical durability material with super water repellency and an optoelectronic material with super water repellency. Is possible. Furthermore, the supramolecular organization of the present invention may be applied to MEMS / NEMS, microchannels, etc. that require low friction and non-wetting.

次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。   The present invention will now be described in detail using specific examples, but it should be noted that the present invention is not limited to these examples.

式(2)で示されるフラーレン誘導体3,4,5C2060を特願2005−332390に基づいて合成した。得られたフラーレン誘導体6〜8mgを1,4−ジオキサン4mLに溶解させた(図2のステップS210)。
Fullerene derivatives 3,4,5C 20 C 60 represented by the formula (2) were synthesized based on Japanese Patent Application No. 2005-332390. 6 to 8 mg of the obtained fullerene derivative was dissolved in 4 mL of 1,4-dioxane (step S210 in FIG. 2).

次に、ホットプレートを用いて、混合物を70℃まで加熱し、2時間保持した(図2のステップS220)。フラーレン誘導体が1,4−ジオキサンに完全に溶解したのを目視にて確認した。その後、溶液を室温(20℃)まで放冷し、12時間エージングした(図2のステップS230)。溶液の底部に黒茶色の析出物が目視にて確認できた。70℃の加熱直後の混合の状態およびエージングした後の析出した状態を撮影した。結果を図3に示し後述する。   Next, the mixture was heated to 70 ° C. using a hot plate and held for 2 hours (step S220 in FIG. 2). It was visually confirmed that the fullerene derivative was completely dissolved in 1,4-dioxane. Thereafter, the solution was allowed to cool to room temperature (20 ° C.) and aged for 12 hours (step S230 in FIG. 2). A blackish brown precipitate was visually confirmed at the bottom of the solution. The state of mixing immediately after heating at 70 ° C. and the state of precipitation after aging were photographed. The results are shown in FIG.

析出物の観察を走査型電子顕微鏡SEM(S−4800, Hitachi)、デジタルカメラ(MP5Mc/OL)を備えた光学顕微鏡(BX51, Olympus)、および、クライオポンプを備えた透過型電子顕微鏡TEM(JEM−4000SFX, JEOL)を用いて行った。   Observation of the precipitate was performed by scanning electron microscope SEM (S-4800, Hitachi), optical microscope (BX51, Olympus) equipped with a digital camera (MP5Mc / OL), and transmission electron microscope TEM (JEM equipped with a cryopump). -4000SFX, JEOL).

SEM用試料は、析出物をシリコン基板(100)上に配置し、次いで、イオンスパッタ(E−1030, Hitachi)を用いて白金コーティングすることによって調製した。SEMの観察条件は、加速電圧10kVであった。   A sample for SEM was prepared by placing the precipitate on a silicon substrate (100) and then coating with platinum using ion sputtering (E-1030, Hitachi). The SEM observation condition was an acceleration voltage of 10 kV.

TEM用試料は、カーボンコーティングされた銅製グリッド(弾性カーボンコーティングされたCu 200−Aメッシュ, Ouken Shoji)に析出物を含む1,4−ジオキサン溶液を滴下し、過剰の溶液をろ紙を用いて除去し、100K以下に保持された液体プロパンに入れることによって調製した。TEMの観察条件は、加速電圧400kVであり、試料保持温度4Kであった。SEM、光学顕微鏡およびTEMの結果を図4〜図6に示し後述する。   For the TEM sample, a 1,4-dioxane solution containing precipitates was dropped onto a carbon-coated copper grid (elastic carbon-coated Cu 200-A mesh, Ouken Shoji), and the excess solution was removed using filter paper. And placed in liquid propane maintained at 100K or lower. The TEM observation conditions were an acceleration voltage of 400 kV and a sample holding temperature of 4K. The results of SEM, optical microscope and TEM are shown in FIGS. 4 to 6 and will be described later.

析出物が二分子膜構造(図1(A)の100)を有していることを確認するため、粉末X線回折装置(RINT Ultima III, Rigaku)を用いた構造解析、示差走査熱量計(DSC6220, SII)を用いた示差走査熱量測定(DSC)、および、温度制御セルを備えた分光光度計(NICOLET NEXUS 670FT−IRおよびShimadzu U−3600)を用いたFT−IRスペクトル測定ならびに紫外・可視スペクトル測定を行った。これらの結果を図7および図8に示し後述する。   In order to confirm that the precipitate has a bilayer structure (100 in FIG. 1A), a structural analysis using a powder X-ray diffractometer (RINT Ultimate III, Rigaku), a differential scanning calorimeter ( DSC6220, SII), differential scanning calorimetry (DSC), and spectrophotometers with temperature control cells (NICOLET NEXUS 670FT-IR and Shimadzu U-3600) and FT-IR spectrum measurement and UV / visible Spectrum measurement was performed. These results are shown in FIGS. 7 and 8 and will be described later.

次いで、析出物を含む1,4−ジオキサン溶液をスポイトにて取り出し、Si基板上に塗布した(図2のステップS240)。塗布は、滴下によって行った。塗布後、Si基板を自然乾燥させ、余剰の溶液を除去した。なお、ここでは、塗布は、1回のみ行った。塗布後に形成された膜(層とも呼ぶ)の表面を、SEMを用いて観察した。観察結果を図9に示す。   Next, the 1,4-dioxane solution containing the precipitate was taken out with a dropper and applied onto the Si substrate (step S240 in FIG. 2). The application was performed by dropping. After application, the Si substrate was naturally dried to remove excess solution. Here, the application was performed only once. The surface of a film (also referred to as a layer) formed after coating was observed using an SEM. The observation results are shown in FIG.

得られた膜に水滴を滴下し、撥水性能を接触角計(Drop Master, Kyowa Interface Science)を用いて評価した。評価環境は、気温21℃、湿度12%であった。結果を図10に示し後述する。   Water droplets were dropped on the obtained film, and the water repellency was evaluated using a contact angle meter (Drop Master, Kyowa Interface Science). The evaluation environment was an air temperature of 21 ° C. and a humidity of 12%. The results are shown in FIG.

得られた膜の耐熱性について検討した。膜を大気中100℃、12時間および36時間保持した後に、膜の表面を観察するとともに、撥水性能を評価した。12時間保持した後の結果を図11に示し後述する。   The heat resistance of the obtained film was examined. After maintaining the film at 100 ° C. for 12 hours and 36 hours in the atmosphere, the surface of the film was observed and the water repellency was evaluated. The result after holding for 12 hours is shown in FIG.

得られた膜の耐薬品性について検討した。汎用的な有機溶媒であるアセトンおよびエタノールそれぞれに、膜を60秒間浸漬させた後、真空下で12時間乾燥させた。その後、水の接触角を測定した。また、膜の耐酸・アルカリ性についても検討した。pH=2である酸性溶液、および、pH=12であるアルカリ性溶液それぞれに、膜を60秒間浸漬させた後、純水、次いでアセトンで洗浄し、真空下で12時間乾燥させた。その後、接触角を測定した。これらの結果を図12〜図15に示し後述する。   The chemical resistance of the obtained film was examined. The membrane was immersed in each of general-purpose organic solvents acetone and ethanol for 60 seconds, and then dried under vacuum for 12 hours. Thereafter, the contact angle of water was measured. In addition, the acid resistance and alkali resistance of the film were also examined. The membrane was immersed in an acidic solution having pH = 2 and an alkaline solution having pH = 12, respectively, and then washed with pure water and then with acetone, and dried under vacuum for 12 hours. Thereafter, the contact angle was measured. These results are shown in FIGS. 12 to 15 and will be described later.

比較例1Comparative Example 1

実施例1において式(2)のフラーレン誘導体に替えて、式(3)のフラーレン誘導体3,4,5C1660を用いた以外は同様であるため説明を省略する。

実施例1と同様に、エージング後の析出物のSEMによる表面観察、および、X線回折による構造解析を行った。結果をそれぞれ図16および図17に示し後述する。実施例1と同様に、析出物を含む溶液をSi基板上に塗布し、膜を形成した。膜の撥水性能を評価した。結果を図18に示し後述する。
In Example 1, it replaces with the fullerene derivative of Formula (2), and it is the same except that the fullerene derivative 3, 4, 5C 16 C 60 of Formula (3) is used, and thus the description is omitted.

In the same manner as in Example 1, surface observation by SEM of the precipitate after aging and structural analysis by X-ray diffraction were performed. The results are shown in FIGS. 16 and 17 and will be described later. Similarly to Example 1, a solution containing a precipitate was applied on a Si substrate to form a film. The water repellency of the film was evaluated. The results are shown in FIG.

比較例2Comparative Example 2

実施例1において、1,4−ジオキサンに替えてクロロホルムを用いた。式(2)に示すフラーレン誘導体は、クロロホルムに室温にて容易に溶解した。なお、クロロホルムはフラーレン誘導体に対して良溶媒であるため、析出物は生じなかった。スピンコート(回転数1200rpm)を用いて、溶液をSi基板上に塗布し、乾燥させた。得られた膜の表面構造を、プローブ台(SPI4000)を備えた原子間力顕微鏡AFM(SPA400, SII)を用いて観察した。観察は、タッピングモードで行った。結果を図19に示し後述する。次いで、得られた膜の撥水性能を評価した。結果を図20に示し後述する。   In Example 1, chloroform was used instead of 1,4-dioxane. The fullerene derivative represented by the formula (2) was easily dissolved in chloroform at room temperature. Since chloroform is a good solvent for the fullerene derivative, no precipitate was produced. The solution was applied onto the Si substrate using spin coating (rotation speed 1200 rpm) and dried. The surface structure of the obtained film was observed using an atomic force microscope AFM (SPA400, SII) equipped with a probe stage (SPI4000). Observation was performed in tapping mode. The results are shown in FIG. Subsequently, the water-repellent performance of the obtained film was evaluated. The results are shown in FIG.

実施例1において式(2)のフラーレン誘導体に替えて、式(4)のフラーレン誘導体3,4C2060を用いた以外は同様であるため説明を省略する。

実施例1と同様に、エージング後の析出物のSEMによる表面観察、X線回折による構造解析、DSC、FT−IR、UV測定を行った。結果をそれぞれ図21〜図23および図24に示し後述する。実施例1と同様に、析出物を含む溶液をSi基板上に塗布し、膜を形成した。膜の撥水性能を評価した。結果を図25に示し後述する。
In Example 1, it replaces with the fullerene derivative of Formula (2), and it is the same except that the fullerene derivative 3, 4C 20 C 60 of Formula (4) is used.

As in Example 1, surface observation by SEM of the precipitate after aging, structural analysis by X-ray diffraction, DSC, FT-IR, and UV measurement were performed. The results are shown in FIGS. 21 to 23 and 24, respectively, and will be described later. Similarly to Example 1, a solution containing a precipitate was applied on a Si substrate to form a film. The water repellency of the film was evaluated. The results are shown in FIG. 25 and will be described later.

比較例3Comparative Example 3

実施例1において、式(2)のフラーレン誘導体に替えて、式(5)のフラーレン誘導体3,4C1660を用いた以外は同様であるため説明を省略する。

実施例1と同様に、エージング後の析出物のSEMならびに光学顕微鏡による表面観察、および、X線回折による構造解析を行った。結果をそれぞれ図26および図27に示し後述する。
In Example 1, since it is the same except that the fullerene derivative 3, 4C 16 C 60 of the formula (5) is used instead of the fullerene derivative of the formula (2), the description is omitted.

In the same manner as in Example 1, SEM of the precipitate after aging and surface observation with an optical microscope and structural analysis by X-ray diffraction were performed. The results are shown in FIGS. 26 and 27 and will be described later.

以上の実施例1、2および比較例1〜3の実験条件を表1にまとめる。
The experimental conditions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 1.

図3は、実施例1における加熱直後の溶液の様子、および、エージング後の溶液の様子を示す写真である。
写真左は、70℃の加熱直後の様子を示す。薄茶色の透明であり、フラーレン誘導体3,4,5C2060が、1,4−ジオキサンに完全に溶解することが分かった。写真右は、エージング後の様子を示す。溶液は、透明な領域Aおよび黒茶色の領域B(析出物と1,4−ジオキサン)に分かれた。領域Bは、析出物であり、自己組織化がエージングにより進行したことが確認できた。
FIG. 3 is a photograph showing the state of the solution immediately after heating in Example 1 and the state of the solution after aging.
The left of the photograph shows the situation immediately after heating at 70 ° C. It was light brown and transparent, and it was found that the fullerene derivative 3,4,5C 20 C 60 was completely dissolved in 1,4-dioxane. The photo on the right shows the state after aging. The solution was divided into a clear area A and a black-brown area B (precipitate and 1,4-dioxane). Region B was a precipitate, and it was confirmed that self-assembly proceeded by aging.

図4は、実施例1における析出物のSEM画像および光学顕微鏡画像を示す。
図4から、析出物は、直径数μmの球形を有しており、その表面は皺が寄ったフレーク状(フラワー状)であるが分かる。
FIG. 4 shows an SEM image and an optical microscope image of the precipitate in Example 1.
From FIG. 4, it can be seen that the precipitate has a spherical shape with a diameter of several μm, and its surface has a flake shape (flower shape) with wrinkles.

図5は、実施例1における析出物のTEM画像を示す。
図5は、図4で見られたフレーク(皺)の端部をより詳細に示す。皺が寄った状態が明瞭に示される。
FIG. 5 shows a TEM image of the precipitate in Example 1.
FIG. 5 shows in more detail the end of the flakes seen in FIG. The wrinkled state is clearly shown.

図6は、実施例1における析出物のcryo−TEM画像およびフーリエ変換パターンを示す。
cryo−TEMは、溶液中での観察が可能であることに加えて、電子線照射による試料への損傷が少ないため、さらなる細部の観察に好ましい。図6のcryo−TEM画像から、析出物のフレークの端部は、多層ラメラ二分子膜からなるナノ構造を有している。さらに、図6のフーリエ変換パターンから4.4nmと2.2nmとの周期性が確認された。これらの値は、それぞれ、互いにアルキル鎖(実施例1ではエイコシルオキシ基)がかみ合った状態の二分子膜一層の長さと、二分子膜の半分の長さとに相当する。また、図6のスポット状のフーリエ変換パターンは、二分子膜構造が高い結晶性を保持していることを示唆する。
FIG. 6 shows a cryo-TEM image and a Fourier transform pattern of the precipitate in Example 1.
In addition to being able to observe in a solution, cryo-TEM is preferable for observation of further details because the sample is less damaged by electron beam irradiation. From the cryo-TEM image of FIG. 6, the end of the flakes of the precipitate has a nanostructure composed of a multilayer lamellar bilayer. Furthermore, the periodicity of 4.4 nm and 2.2 nm was confirmed from the Fourier transform pattern of FIG. These values correspond to the length of one bilayer film in which the alkyl chains (eicosyloxy groups in Example 1) are engaged with each other and half the length of the bilayer film, respectively. Moreover, the spot-like Fourier transform pattern of FIG. 6 suggests that the bilayer structure has high crystallinity.

以上、図4〜図6から、析出物は、二分子膜構造(一次構造)が組織化したフラワー状のフラーレン構造体(二次構造)を有していることが示唆される。   As described above, FIGS. 4 to 6 suggest that the precipitate has a flower-like fullerene structure (secondary structure) in which the bilayer structure (primary structure) is organized.

図7は、実施例1における析出物のXRDパターンを示す。
XRDパターンは、(001)、(002)の明瞭なピークを示した。また、詳細に検討した結果、(003)、(004)、(005)、(006)、(007)の周期的なピークを確認できた。(001)ピークから算出される面間隔(図1(A)のD)は、4.85nmであった。この値は、図6で説明した周期4.4nmと比較してわずかに大きな値であったが、比較的良好な一致を示した。なお、この誤差は、図6のTEM観察のための試料として用いた溶媒(1,4−ジオキサン)、および、TEM観察時の環境(超高真空下)の影響による。またXRDパターンは、2θ=10.2°付近にブロードなピークを示すが、これは、近接するフラーレン部位間の距離(0.87nm)に相当することが分かった。このことは、同じ層内でフラーレン部位同士が強い相互作用を有することを示唆する。
FIG. 7 shows the XRD pattern of the precipitate in Example 1.
The XRD pattern showed clear peaks of (001) and (002). Further, as a result of detailed examination, periodic peaks of (003), (004), (005), (006), and (007) were confirmed. The surface separation calculated from the (001) peak (D in FIG. 1A) was 4.85 nm. Although this value was slightly larger than the period of 4.4 nm described in FIG. 6, it showed a relatively good agreement. This error is due to the influence of the solvent (1,4-dioxane) used as a sample for TEM observation in FIG. 6 and the environment (under ultrahigh vacuum) at the time of TEM observation. The XRD pattern shows a broad peak in the vicinity of 2θ = 10.2 °, which was found to correspond to the distance (0.87 nm) between adjacent fullerene sites. This suggests that fullerene sites have a strong interaction within the same layer.

図8は、実施例1における析出物の示差熱量の温度依存性を示す図である。   FIG. 8 is a graph showing the temperature dependence of the differential calorific value of the precipitate in Example 1.

低温側から高温側へと温度を変化させた場合に、56.4℃と59.1℃とに吸熱ピークが観察された。高温側から低温側へと温度を変化させた場合に、52.0℃に発熱ピークが観察された。このピークは、生体膜等の典型的な二分子膜構造でよく見られる相転移挙動と同様であった。   When the temperature was changed from the low temperature side to the high temperature side, endothermic peaks were observed at 56.4 ° C. and 59.1 ° C. When the temperature was changed from the high temperature side to the low temperature side, an exothermic peak was observed at 52.0 ° C. This peak was similar to the phase transition behavior often seen in typical bilayer structures such as biological membranes.

室温におけるFT−IRスペクトル(図示せず)によれば、メチレン基の対称伸縮ピークおよび非対称伸縮ピークが、それぞれ、2918cm−1および2849cm−1に見られた。これらのピークは、結晶性を有した、オールトランス型アルキル鎖(実施例1ではエイコシルオキシ基)に相当する。次いで、FT−IRスペクトルの温度依存性を調べた。70℃におけるFT−IRスペクトル(図示せず)によれば、メチレン基の対称伸縮ピークおよび非対称伸縮ピークが、アルキル鎖のオールトランス型からゴーシュ型への変化に起因して、それぞれ、2918cm−1から2923cm−1へ、および、2849cm−1から2852cm−1へピークシフトした。これは、図8を参照して説明した相転移挙動に一致する。 According to FT-IR spectrum (not shown) at room temperature, symmetric stretching peak and asymmetric stretching peak of methylene group, respectively, were observed to 2918cm -1 and 2849cm -1. These peaks correspond to an all-trans-type alkyl chain (eicosyloxy group in Example 1) having crystallinity. Next, the temperature dependence of the FT-IR spectrum was examined. According to the FT-IR spectrum (not shown) at 70 ° C., the symmetric stretch peak and the asymmetric stretch peak of the methylene group are respectively 2918 cm −1 due to the change of the alkyl chain from the all-trans type to the Gauche type. from to 2923cm -1, and were the peak shifted from 2849cm -1 to 2852cm -1. This is consistent with the phase transition behavior described with reference to FIG.

室温における紫外・可視スペクトル(図示せず)は、330nm、270nmおよび222nmに最大吸収値を有する3つのピークを示した。これらの最大吸収値は、1,4−ジオキサンに替えてn−ヘキサンに式(2)に示すフラーレン誘導体を溶解させた場合と比較して、それぞれ、22nm、15nmおよび10nm長波長側にシフトしていることが分かった。これらのシフトは、フラーレン部位間の電子相互作用の存在を意味する。また、70℃における紫外・可視スペクトル(図示せず)は、室温における紫外・可視スペクトルと同一であった。アルキル鎖における構造変化と異なり、超分子組織内においてフラーレン部位間のπ−π電子相互作用が、熱に対して不活性、つまり非常に強い相互作用を保持していることが分かった。   The UV-visible spectrum (not shown) at room temperature showed three peaks with maximum absorption values at 330 nm, 270 nm and 222 nm. These maximum absorption values shift to the longer wavelength side of 22 nm, 15 nm, and 10 nm, respectively, compared with the case where the fullerene derivative represented by the formula (2) is dissolved in n-hexane instead of 1,4-dioxane. I found out. These shifts mean the presence of electronic interactions between fullerene sites. Further, the ultraviolet / visible spectrum (not shown) at 70 ° C. was the same as the ultraviolet / visible spectrum at room temperature. Unlike the structural change in the alkyl chain, it was found that the π-π electron interaction between fullerene sites in the supramolecular organization is inert to heat, that is, retains a very strong interaction.

以上、図4〜図8から、析出物は、二分子膜構造(一次構造)を有していることが確認された。   As described above, it was confirmed from FIGS. 4 to 8 that the precipitate has a bilayer structure (primary structure).

図9は、実施例1におけるSi基板上の膜の表面のSEM画像を示す。   FIG. 9 shows an SEM image of the surface of the film on the Si substrate in Example 1.

図9から、球状の析出物の配列が、コロイド結晶材料における六方晶充填した二次元構造に類似しており、その表面は、フラクタル構造を有していることが分かる。このように、析出物をSi基板上に堆積させて容易に膜状(三次構造)に形成することができる。また、膜の表面は、析出物の表面が有するフレーク状を維持・反映することにより、フラクタルな表面であった。   From FIG. 9, it can be seen that the arrangement of spherical precipitates is similar to the two-dimensional structure filled with hexagonal crystals in the colloidal crystal material, and the surface has a fractal structure. In this way, the deposit can be easily deposited on the Si substrate and formed into a film (tertiary structure). Moreover, the surface of the film was a fractal surface by maintaining and reflecting the flake shape of the surface of the precipitate.

図10は、実施例1におけるSi基板上の膜の水液滴の様子を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a state of water droplets on the film on the Si substrate in the first embodiment.

膜上の水液滴は球形を維持しており、その接触角は152.0°であった。このことから、実施例1で得られた膜は、超撥水性(接触角が150°以上)を有していることが分かった。   The water droplet on the film maintained a spherical shape, and its contact angle was 152.0 °. From this, it was found that the film obtained in Example 1 had super water repellency (contact angle of 150 ° or more).

図11は、実施例1におけるSi基板上の膜の耐熱性を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing the heat resistance of the film on the Si substrate in Example 1.

図11は、100℃12時間大気中で膜を加熱した後の表面のSEM画像と水液滴の様子を示す。図9と比較して、100℃12時間加熱しても、表面の状態は変化が見られなかった。加熱後の膜上の水液滴も球形を維持しており、その接触角は152.6°であった。図示しないが、100℃36時間加熱した後の表面の状態もまた、図9および図11からの変化は見られなかった。同様に、水の接触角は152.6°であった。このことから、実施例1で得られた膜は、超撥水性を有するだけでなく、耐熱性を有することが分かった。   FIG. 11 shows the SEM image of the surface after heating the film in the atmosphere at 100 ° C. for 12 hours and the state of water droplets. Compared to FIG. 9, even when heated at 100 ° C. for 12 hours, the surface state did not change. The water droplet on the heated film also maintained a spherical shape, and its contact angle was 152.6 °. Although not shown, the state of the surface after heating at 100 ° C. for 36 hours was not changed from FIG. 9 and FIG. Similarly, the contact angle of water was 152.6 °. From this, it was found that the film obtained in Example 1 has not only super water repellency but also heat resistance.

図12は、実施例1におけるSi基板上の膜の耐薬品性を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing the chemical resistance of the film on the Si substrate in Example 1.

図12は、膜をアセトンに浸漬させた後の膜上の水液滴の様子を示す。膜上の水液滴は、図9と同様に、球形を維持しており、その接触角は151.5°であった。   FIG. 12 shows the state of water droplets on the film after the film is immersed in acetone. The water droplet on the film maintained a spherical shape as in FIG. 9, and its contact angle was 151.5 °.

図13は、実施例1におけるSi基板上の膜の耐薬品性を示す別の図である。   FIG. 13 is another diagram showing the chemical resistance of the film on the Si substrate in Example 1. FIG.

図13は、膜をエタノールに浸漬させた後の膜上の水液滴の様子を示す。膜上の水液滴は、図9と同様に、球形を維持しており、その接触角は153.1°であった。以上、図12および図13から、実施例1で得られた膜は、超撥水性を有するだけでなく、耐薬品性を有することが分かった。   FIG. 13 shows the state of water droplets on the film after the film is immersed in ethanol. The water droplet on the film maintained a spherical shape as in FIG. 9, and its contact angle was 153.1 °. As described above, from FIG. 12 and FIG. 13, it was found that the film obtained in Example 1 has not only super water repellency but also chemical resistance.

図14は、実施例1におけるSi基板上の膜の耐酸性を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing acid resistance of the film on the Si substrate in Example 1.

図14は、膜をpH=2の酸性溶液に浸漬させた後の膜上の水液滴の様子を示す。膜上の水液滴は、図9と同様に、球形を維持しており、その接触角は152.1°であった。   FIG. 14 shows the state of water droplets on the membrane after the membrane is immersed in an acidic solution with pH = 2. The water droplet on the film maintained a spherical shape as in FIG. 9, and its contact angle was 152.1 °.

図15は、実施例1におけるSi基板上の膜の耐アルカリ性を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing the alkali resistance of the film on the Si substrate in Example 1.

図15は、(Si基板とともに)膜をpH=12のアルカリ性溶液に浸漬させた後の膜上の水液滴の様子を示す。膜上の水液滴は、図9と同様に、球形を維持しており、その接触角は151.0°であった。以上、図14および図15から、実施例1で得られた膜は、超撥水性を有するだけでなく、耐酸・アルカリ性を有することが分かった。   FIG. 15 shows the state of water droplets on the film after the film (with the Si substrate) is immersed in an alkaline solution with a pH = 12. The water droplet on the film maintained a spherical shape as in FIG. 9, and its contact angle was 151.0 °. 14 and 15 that the film obtained in Example 1 has not only super water repellency but also acid / alkali resistance.

図16は、比較例1における析出物のSEM画像を示す。
比較例1の析出物もまた球状であり、その表面がフレーク状(フラワー状)であった。しかしながら、実施例1の図4と比較すると、フレーク状(皺)の程度が小さいことが分かる。
FIG. 16 shows an SEM image of the precipitate in Comparative Example 1.
The precipitate of Comparative Example 1 was also spherical, and its surface was flaky (flowery). However, when compared with FIG. 4 of Example 1, it can be seen that the degree of flakes (soot) is small.

図17は、比較例1における析出物のXRDパターンを示す。
XRDパターンは、実施例1の図4と同様に、(001)、(002)、(003)、(004)、(005)、(006)、(007)の周期的なピークを示した。(001)ピークから算出される面間隔(二分子膜構造の膜間距離)は、4.12nmであった。
FIG. 17 shows the XRD pattern of the precipitate in Comparative Example 1.
The XRD pattern showed periodic peaks of (001), (002), (003), (004), (005), (006), and (007) as in FIG. 4 of Example 1. The interplanar spacing calculated from the (001) peak (intermembrane distance of the bilayer structure) was 4.12 nm.

図18は、比較例1におけるSi基板上の膜の水液滴の様子を示す図である。
膜上の水液滴はわずかに変形した球形であり、その接触角は127.3°であった。このことから、比較例1で得られた膜は、超撥水性を示さなかった。実施例1および比較例1の比較から、フラーレン誘導体の有する各アルキル鎖の炭素が20以上において超撥水性を示すことが示唆される。
FIG. 18 is a diagram showing a state of water droplets on the film on the Si substrate in Comparative Example 1.
The water droplet on the membrane was a slightly deformed sphere, and its contact angle was 127.3 °. From this, the film obtained in Comparative Example 1 did not show super water repellency. From comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it is suggested that the carbon of each alkyl chain of the fullerene derivative exhibits super water repellency at 20 or more.

図19は、比較例2におけるSi基板上の膜の表面のAFM画像を示す。
膜表面の粗さ(ラフネス)は5nm程度と非常に小さく、フラクタル形状を持たない平滑な表面構造であることが分かった。
FIG. 19 shows an AFM image of the surface of the film on the Si substrate in Comparative Example 2.
The roughness (roughness) of the film surface was as small as about 5 nm, and it was found that the film surface had a smooth surface structure having no fractal shape.

図20は、比較例2における石英基板上の膜の液滴の様子を示す図である。
膜上の液滴は大きく変形した楕円形状であり、その接触角は103.5°であった。このことから、比較例2で得られた膜は、超撥水性を示さなかった。実施例1および比較例2の比較から、超撥水性を発現させるための、フラーレン誘導体に用いる溶媒として1,4−ジオキサンが好適であり、ハスの葉の表面に類似したフラクタル表面の形成が重要であることが示唆される。
FIG. 20 is a diagram illustrating a state of a droplet of a film on a quartz substrate in the second comparative example.
The droplets on the film had a greatly deformed elliptical shape, and the contact angle was 103.5 °. From this, the film obtained in Comparative Example 2 did not exhibit super water repellency. From the comparison of Example 1 and Comparative Example 2, 1,4-dioxane is suitable as a solvent used for the fullerene derivative to develop super water repellency, and formation of a fractal surface similar to the surface of a lotus leaf is important. It is suggested that

図21は、実施例2における析出物のSEM画像を示す。
図22は、実施例2における析出物の別のSEM画像を示す。
図23は、実施例2における析出物のさらに別のSEM画像を示す。
図21〜図23から、実施例2の析出物もまた、実施例1と同様に、直径数μmの球形もしくはフラワー状を有しており、その表面は皺が寄ったフレーク状であることが分かる。
FIG. 21 shows the SEM image of the precipitate in Example 2.
FIG. 22 shows another SEM image of the precipitate in Example 2.
FIG. 23 shows still another SEM image of the precipitate in Example 2.
From FIG. 21 to FIG. 23, the precipitate of Example 2 also has a spherical shape or a flower shape with a diameter of several μm, as in Example 1, and the surface thereof is a flake shape with wrinkles. I understand.

図24は、実施例2における析出物のXRDパターンを示す。
XRDパターンは、実施例1の図4と同様に、(001)、(002)、(003)、(004)、(005)の周期的なピークを示した。(001)ピークから算出される面間隔(二分子膜構造の膜間距離)は、3.9nmであった。また、DSC、FT−IRおよびUVスペクトルも、実施例1と同様の結果を示し、実施例2の析出物が二分子膜構造を有していることを確認した。
FIG. 24 shows the XRD pattern of the precipitate in Example 2.
The XRD pattern showed periodic peaks of (001), (002), (003), (004), and (005), as in FIG. 4 of Example 1. The interplanar spacing calculated from the (001) peak (intermembrane distance of the bilayer structure) was 3.9 nm. Moreover, DSC, FT-IR, and UV spectrum showed the same result as Example 1, and confirmed that the deposit of Example 2 had a bilayer structure.

図25は、実施例2におけるSi基板上の膜の水液滴の様子を示す図である。
膜上の水液滴は球形を維持しており、その接触角は150.6°であった。このことから、実施例2で得られた膜は、超撥水性を有していることが分かった。実施例1と実施例2とを比較すると、式(1)における第3の置換基Rが水素よりも炭素数20以上のアルキル鎖の方が、撥水性能がわずかながら高いことが示された。
FIG. 25 is a diagram showing a state of water droplets on the film on the Si substrate in Example 2. FIG.
The water droplet on the film maintained a spherical shape, and its contact angle was 150.6 °. From this, it was found that the film obtained in Example 2 has super water repellency. A comparison between Example 1 and Example 2 shows that the third substituent R 3 in the formula (1) is slightly higher in water repellency than the alkyl chain having 20 or more carbon atoms than hydrogen. It was.

図26は、比較例3における析出物のSEM画像および光学顕微鏡画像を示す。
比較例3の析出物もまた、実施例2と同様に、直径数μmの球形を有しており、その表面は皺が寄ったフレーク状(フラワー状)であることが分かる。しかしながら、実施例2の図21〜図23と比較すると、フレーク状(皺)の程度が極端に小さいことが分かる。
FIG. 26 shows an SEM image and an optical microscope image of the precipitate in Comparative Example 3.
Similarly to Example 2, the precipitate of Comparative Example 3 has a spherical shape with a diameter of several μm, and it can be seen that the surface has a flake shape (flower shape) with wrinkles. However, when compared with FIGS. 21 to 23 of Example 2, it can be seen that the degree of flakes (wrinkles) is extremely small.

図27は、比較例3における析出物のXRDパターンを示す。
XRDパターンは、実施例2の図24と同様に、(001)、(002)、(003)、(004)、(005)の周期的なピークを示した。(001)ピークから算出される面間隔(二分子膜構造の膜間距離)は、3.5nmであった。
図示しないが、比較例3の析出物から得られる膜は、超撥水性を示さないことを確認した。ここでもやはり、実施例2および比較例3の比較から、フラーレン誘導体の有する各アルキル鎖の炭素が20以上において超撥水性を示すことが示唆される。
FIG. 27 shows the XRD pattern of the precipitate in Comparative Example 3.
The XRD pattern showed periodic peaks of (001), (002), (003), (004), and (005), as in FIG. 24 of Example 2. The interplanar distance calculated from the (001) peak (intermolecular distance of the bilayer structure) was 3.5 nm.
Although not shown, it was confirmed that the film obtained from the precipitate of Comparative Example 3 did not exhibit super water repellency. Here again, the comparison between Example 2 and Comparative Example 3 suggests that the carbon of each alkyl chain of the fullerene derivative exhibits super water repellency at 20 or more.

上述したように、本発明による超分子組織体は、特定のフラーレン誘導体からなる。このような特定のフラーレン誘導体は、超分子組織体において二分子膜構造を形成し、ナノ組織基礎骨格として機能する。この結果、超分子組織体は、超撥水性を示す。本発明による超分子組織体は、防水性、防曇性、防湿性、防着氷雪性などが要求される各種部材や製品に利用可能である。さらに、本発明による超分子組織体は、耐薬品性、耐酸・アルカリ性および耐熱性を有しているので、任意の環境、任意の基材に適用できる。また、本発明による超分子組織体は、超撥水性を備えた高力学耐久材料、超撥水性を備えた光電子材料としても利用可能である。さらに、本発明の超分子組織体を低摩擦、不濡れが要求されるMEMS/NEMS、マイクロ流路等へ適用してもよい。   As described above, the supramolecular organization according to the present invention comprises a specific fullerene derivative. Such a specific fullerene derivative forms a bilayer structure in the supramolecular organization and functions as a nanostructure basic skeleton. As a result, the supramolecular organization exhibits super water repellency. The supramolecular organization according to the present invention can be used for various members and products that are required to be waterproof, anti-fogging, moisture-proof, anti-icing and snow-resistant. Furthermore, since the supramolecular structure according to the present invention has chemical resistance, acid / alkali resistance and heat resistance, it can be applied to any environment and any substrate. In addition, the supramolecular structure according to the present invention can be used as a high mechanical durability material having super water repellency and an optoelectronic material having super water repellency. Furthermore, the supramolecular organization of the present invention may be applied to MEMS / NEMS, microchannels, etc. that require low friction and non-wetting.

本発明による超分子組織体における(A)二分子膜構造、(B)フラワー状のフラーレン構造体および(C)層状構造の超分子組織体(A) Bimolecular film structure, (B) Flour-like fullerene structure and (C) Layered structure of supramolecular structure according to the present invention 本発明による超分子組織体を製造するフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart which manufactures the supramolecular organization body by this invention 実施例1における加熱直後の溶液の様子、および、エージング後の溶液の様子を示す写真A photograph showing the state of the solution immediately after heating in Example 1 and the state of the solution after aging 実施例1における析出物のSEM画像および光学顕微鏡画像SEM image and optical microscope image of the precipitate in Example 1 実施例1における析出物のTEM画像TEM image of precipitates in Example 1 実施例1における析出物のcryo−TEM画像およびフーリエ変換パターンCryo-TEM image and Fourier transform pattern of precipitate in Example 1 実施例1における析出物のXRDパターンXRD pattern of the precipitate in Example 1 実施例1における析出物の示差熱量の温度依存性を示す図The figure which shows the temperature dependence of the differential calorie | heat amount of the precipitate in Example 1. 実施例1におけるSi基板上の膜の表面のSEM画像SEM image of the surface of the film on the Si substrate in Example 1 実施例1におけるSi基板上の膜の水液滴の様子を示す図The figure which shows the mode of the water droplet of the film | membrane on the Si substrate in Example 1. 実施例1におけるSi基板上の膜の耐熱性を示す図The figure which shows the heat resistance of the film | membrane on the Si substrate in Example 1. 実施例1におけるSi基板上の膜の耐薬品性を示す図The figure which shows the chemical resistance of the film | membrane on the Si substrate in Example 1. 実施例1におけるSi基板上の膜の耐薬品性を示す別の図Another figure which shows the chemical resistance of the film | membrane on Si substrate in Example 1 実施例1におけるSi基板上の膜の耐酸性を示す図The figure which shows the acid resistance of the film | membrane on the Si substrate in Example 1. 実施例1におけるSi基板上の膜の耐アルカリ性を示す図The figure which shows the alkali resistance of the film | membrane on the Si substrate in Example 1. 比較例1における析出物のSEM画像SEM image of the precipitate in Comparative Example 1 比較例1における析出物のXRDパターンXRD pattern of precipitates in Comparative Example 1 比較例1におけるSi基板上の膜の水液滴の様子を示す図The figure which shows the mode of the water droplet of the film | membrane on the Si substrate in the comparative example 1 比較例2におけるSi基板上の膜の表面のAFM画像AFM image of film surface on Si substrate in Comparative Example 2 比較例2における石英基板上の膜の水液滴の様子を示す図The figure which shows the mode of the water droplet of the film | membrane on the quartz substrate in the comparative example 2 実施例2における析出物のSEM画像SEM image of the precipitate in Example 2 実施例2における析出物の別のSEM画像Another SEM image of the precipitate in Example 2 実施例2における析出物のさらに別のSEM画像Another SEM image of the precipitate in Example 2 実施例2における析出物のXRDパターンXRD pattern of precipitate in Example 2 実施例2におけるSi基板上の膜の水液滴の様子を示す図The figure which shows the mode of the water droplet of the film | membrane on the Si substrate in Example 2. 比較例3における析出物のSEM画像および光学顕微鏡画像SEM image and optical microscope image of precipitate in Comparative Example 3 比較例3における析出物のXRDパターンXRD pattern of precipitates in Comparative Example 3

符号の説明Explanation of symbols

100 二分子膜構造
110 フラーレン誘導体
120 フラワー状のフラーレン構造体
130 層状構造
140 基材
100 Bimolecular Structure 110 Fullerene Derivative 120 Flowery Fullerene Structure 130 Layered Structure 140 Base Material

Claims (6)

二分子膜構造を有するフラーレン誘導体が組織化されたフラーレン構造体であって、前記フラーレン誘導体は、式(1)で示される、フラーレン部位(A)と、前記フラーレン部位(A)に結合したベンゼン環と、前記ベンゼン環の3,4,5位それぞれに結合した第1〜第3の置換基R、RおよびRとを含み、

ここで、前記式(1)において、Xは、水素原子またはメチル基であり、
前記第1および第2の置換基R、Rのそれぞれは、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
前記第3の置換基Rは、水素原子であるか、または、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖のいずれかであり、
前記第1〜第3の置換基R、RおよびRのアルキル鎖は、それぞれ、アルキル(C2n+1)、アルコキシル(OC2n+1)、および、チオアルキル(SC2n+1)からなる群から選択され、ここで、nは、20以上の整数であり、
フラワー状の形状を有するとともに、前記フラーレン構造体が層状に組織化されてなることを特徴する超分子組織体。
A fullerene structure in which fullerene derivatives having a bilayer structure are organized, the fullerene derivative comprising a fullerene moiety (A) represented by formula (1) and benzene bonded to the fullerene moiety (A) A ring, and first to third substituents R 1 , R 2 and R 3 bonded to the 3, 4 and 5 positions of the benzene ring,

Here, in the formula (1), X is a hydrogen atom or a methyl group,
Each of the first and second substituents R 1 , R 2 is an alkyl chain comprising at least 20 carbon atoms;
Said third substituent R 3 is either a hydrogen atom or an alkyl chain comprising at least 20 carbon atoms,
The alkyl chains of the first to third substituents R 1 , R 2 and R 3 are respectively alkyl (C n H 2n + 1 ), alkoxyl (OC n H 2n + 1 ), and thioalkyl (SC n H 2n + 1 ). Wherein n is an integer greater than or equal to 20,
A supramolecular organization characterized by having a flower- like shape and having the fullerene structure organized in layers.
請求項1に記載の超分子組織体において、前記フラーレン部位(A)に結合するフラーレンは、C60、C70、C76、および、C84からなる群から選択されることを特徴とする超分子組織体。 The supramolecular organization according to claim 1, wherein the fullerene bound to the fullerene moiety (A) is selected from the group consisting of C 60 , C 70 , C 76 , and C 84. Molecular organization. 請求項1または2のいずれかに記載の超分子組織体の製造方法であって、
フラーレン誘導体と、1,4−ジオキサンとを混合するステップであって、前記フラーレン誘導体は、式(1)に示される、フラーレン部位(A)と、前記フラーレン部位(A)に結合したベンゼン環と、前記ベンゼン環の3,4,5位それぞれに結合した第1〜第3の置換基R、RおよびRとを含み、

ここで、前記式(1)において、Xは、水素原子またはメチル基であり、前記第1および第2の置換基R、Rのそれぞれは、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、前記第3の置換基Rは、水素原子であるか、または、少なくとも20個の炭素原子を含むアルキル鎖のいずれかであり、前記第1〜第3の置換基R、RおよびRのアルキル鎖は、それぞれ、アルキル(C2n+1)、アルコキシル(OC2n+1)、および、チオアルキル(SC2n+1)からなる群から選択され、ここで、nは、20以上の整数である、ステップと、
前記混合するステップによって得られた混合物を加熱するステップと、
前記混合物をエージングするステップと、
前記エージングするステップによって生じた沈殿を含む溶液を塗布するステップと
からなることを特徴とする、製造方法。
A method for producing a supramolecular organization according to claim 1 or 2,
A step of mixing a fullerene derivative and 1,4-dioxane, wherein the fullerene derivative comprises a fullerene moiety (A) represented by formula (1) and a benzene ring bonded to the fullerene moiety (A); And first to third substituents R 1 , R 2 and R 3 bonded to the 3, 4 and 5 positions of the benzene ring,

Here, in the formula (1), X is a hydrogen atom or a methyl group, and each of the first and second substituents R 1 and R 2 is an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms. And the third substituent R 3 is either a hydrogen atom or an alkyl chain containing at least 20 carbon atoms, and the first to third substituents R 1 , R 2 And the alkyl chain of R 3 is each selected from the group consisting of alkyl (C n H 2n + 1 ), alkoxyl (OC n H 2n + 1 ), and thioalkyl (SC n H 2n + 1 ), where n is 20 or more A step that is an integer of
Heating the mixture obtained by the mixing step;
Aging the mixture;
And a step of applying a solution containing a precipitate generated by the aging step.
前記フラーレン部位(A)に結合するフラーレンは、C60、C70、C76、および、C84からなる群から選択されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the fullerene binding to the fullerene moiety (A) is selected from the group consisting of C 60 , C 70 , C 76 , and C 84 . 前記加熱するステップは、60℃〜70℃の温度範囲で、1〜2時間行うことを特徴とする、請求項3または4のいずれかに記載の方法。   5. The method according to claim 3, wherein the heating is performed in a temperature range of 60 ° C. to 70 ° C. for 1 to 2 hours. 前記エージングするステップは、室温にて12時間〜24時間行うことを特徴とする、請求項3から5のいずれかに記載の方法。
The method according to claim 3, wherein the aging is performed at room temperature for 12 to 24 hours.
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